一文秒懂Java中的乐观锁 VS 悲观锁

乐观锁 VS 悲观锁

悲观锁：总是假设最坏的情况，每次取数据时都认为其他线程会修改，所以都会加锁（读锁、写锁、行锁等），当其他线程想要访问数据时，都需要阻塞挂起。

乐观锁：总是认为不会产生并发问题，每次去取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改，因此不会上锁，但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改。
乐观锁在Java中通过使用无锁来实现，常用的是CAS，Java中原子类的递增就是通过CAS自旋实现。

CAS

CAS全称 Compare And Swap（比较与交换），是一种无锁算法。在不使用锁（没有线程被阻塞）的情况下实现多线程之间的变量同步。java.util.concurrent包中的原子类就是通过CAS来实现了乐观锁。

一个 CAS 涉及到以下操作：
我们假设内存中的原数据V，旧的预期值A，需要修改的新值B，

  1. 比较 A 与 V 是否相等。（比较）
  2. 如果比较相等，将 B 写入 V。（交换）
  3. 返回操作是否成功。

CAS的底层原理

  • 调用 Unsafe 类中的 CAS 方法，JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令
  • 这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现原子操作
  • 原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，CAS 是 CUP 的一条原子指令

CAS的三大问题

  • 如果 CAS 长时间一直不成功，会给 CPU 带来很大的开销，在Java的实现中是一只通过while循环自旋CAS获取锁。
  • 只能保证一个共享变量的原子操作
  • 引出了 ABA 问题

ABA问题

CAS需要在操作值的时候检查内存值是否发生变化，没有发生变化才会更新内存值。但是如果内存值原来是A，后来变成了B，然后又变成了A，那么CAS进行检查时会发现值没有发生变化，但是实际上是有变化的。

如何解决ABA问题
加入版本信息，例如携带 AtomicStampedReference 之类的时间戳作为版本信息，保证不会出现老的值。

UnSafe

Unsafe类是在sun.misc包下，不属于Java标准。但是很多Java的基础类库，包括一些被广泛使用的高性能开发库都是基于Unsafe类开发的，比如Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。Unsafe类在提升Java运行效率，增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。

使用Unsafe可用来直接访问系统内存资源并进行自主管理，Unsafe类在提升Java运行效率，增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。

Unsafe可认为是Java中留下的后门，提供了一些低层次操作，如直接内存访问、线程调度等。

这个类的提供了一些绕开JVM的更底层功能，基于它的实现可以提高效率。但是，它是一把双刃剑：正如它的名字所预示的那样，它是Unsafe的，它所分配的内存需要手动free（不被GC回收）。如果对Unsafe类理解的不够透彻，就进行使用的话，就等于给自己挖了无形之坑，最为致命。

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